При грозових розрядах в атмосфері Землі виникають плазмові хвилі дуже низької частоти — вістлери. Автори нового дослідження відкрили вістлери, які можуть поширюватися набагато більшу відстань, ніж передбачали раніше. Це, своєю чергою, становить потенційну небезпеку супутників і астронавтів, які працюють на орбіті.
Під час грозового розряду вивільняється величезна кількість енергії, частина якої перетворюється на особливі електромагнітні хвилі – свистячі атмосферики, або вістлери. Ці хвилі мають кругову поляризацію і поширюються вздовж силових ліній магнітного поля планети. Зазвичай їх реєструють у діапазоні частот від 100 герц до 10 кілогерц.
Протягом десятиліть дослідники вважали, що сфера поширення вістлерів обмежується приблизно тисячею кілометрів над поверхнею Землі, де вони згасають і розсіюються.
Два американські фізики Вікас Сонуолкар (Vikas Sonwalkar) і Амані Редді (Amani Reddy) з Аляскінського університету у Фербанксі оскаржили раніше висунуту думку про поширення вістлерів у земній атмосфері. Вчені виявили підтвердження того, що деякі плазмові хвилі, взаємодіючи з іоносферою, можуть відбиватися від неї та проникати глибоко у земну магнітосферу, на висоту до 20 тисяч кілометрів.
За розрахунками дослідників, вістлери здатні переносити вдвічі більше енергії, ніж передбачалося. Проникаючи в магнітосферу, ця енергія прискорює заряджені частинки, створюючи електромагнітне випромінювання, яке може порушити роботу супутників, пошкодити їхнє обладнання і навіть нашкодити астронавтам, які працюють на орбіті. Про це Сонуолкар та Редді розповіли у своїй статті, опублікованій у журналі Science Advances.
Фізики знайшли докази існування вістлерів, які відбиваються від іоносфери, у даних, отриманих двома супутниками Van Allen Probes — космічними апаратами-близнюками, які вивчали радіаційний пояс Землі з 2012 по 2019 рік. Крім того, на наявність таких свистячих атмосфериків вказують непрямі дані, опубліковані в ранніх дослідженнях, які проводили інші вчені у 1960-х.
Автори нової наукової роботи зазначили, що інформація, зібрана із супутників Van Allen Probes, а також із архівних наукових публікацій, вказує на масштабний характер цього процесу, який досі залишався непоміченим. Іншими словами, описане у статті Сонуолкара та Редді явище відбувається в атмосфері досить часто, але довгий час про нього нічого не знали.
У найближчому майбутньому фізики планують зібрати та обробити додаткову інформацію з інших супутників про нові типи свистячих атмосфериків, здатних проникати до магнітосфери Землі на 20 тисяч кілометрів.
Відкриття вчених оголює проблему космічної безпеки, яка є особливо актуальною в умовах зміни клімату. Глобальне потепління може призвести до збільшення частоти та інтенсивності гроз і, отже, до посилення впливу вістлерів на магнітосферу, що надалі вимагатиме розробки нових методів захисту космічних апаратів та екіпажів.